第二单元实验活动1氧气的实验室制取与性质教案--2025-2026学年九年级化学人教版上册

实验活动1 氧气的实验室制取与性质 教学目标与教学重难点 内容要求 一、四维核心素养 化学观念：通过氧气制取与性质实验，认识物质的组成、结构与性质的关系，理解氧气作为典型非金属单质的化学性质活泼性，建立 “物质的性质决定用途，用途反映性质” 的基本化学观念，初步形成元素观、微粒观和物质转化观。 科学探究：掌握实验室制取氧气的原理、装置选择与操作流程，学会气体收集、检验与性质验证的基本方法，提升实验设计、操作、观察与分析能力，培养严谨的科学探究态度。 科学思维：通过对比不同制取方法（加热高锰酸钾、分解过氧化氢）的优缺点，运用归纳、推理、对比等思维方法分析实验现象，形成基于证据的科学思维，提升逻辑推理与问题解决能力。 科学态度与社会责任：遵守实验安全规则，规范操作实验仪器，培养安全意识、环保意识与合作精神，认识氧气在医疗、工业、航天等领域的重要应用，体会化学对人类生产生活的重要价值。 二、重难点 教学重点：实验室制取氧气的反应原理（加热高锰酸钾、分解过氧化氢）、发生装置与收集装置的选择依据，氧气的检验与验满方法，以及氧气与木炭、铁丝、蜡烛等物质反应的性质实验操作与现象分析。 教学难点：理解气体制取装置选择的核心逻辑（反应物状态与反应条件决定发生装置，气体密度与溶解性决定收集装置）；掌握铁丝在氧气中燃烧等关键实验的操作技巧（如铁丝打磨、火柴引燃、集气瓶底铺细沙等）；分析实验失败原因（如氧气纯度不足、装置气密性不佳等），并能针对性改进。 教学过程 （一）情境导入，激发兴趣 上课伊始，通过多媒体展示一组生活场景：医院里的氧气瓶、航天员的供氧装置、潜水员的水下呼吸设备、炼钢炉中熊熊燃烧的火焰，以及森林中植物光合作用释放氧气的画面。提问学生：“这些场景中都离不开一种重要的气体，它是什么？” 学生齐声回答 “氧气”。 进一步追问：“我们呼吸需要氧气，工业生产、医疗急救也离不开氧气，那么在实验室里，我们如何制取纯净的氧气？氧气又有哪些独特的化学性质呢？” 引发学生思考，自然引出本节课的主题 —— 实验活动 1 氧气的实验室制取与性质。 （二）回顾旧知，铺垫新知 引导学生回顾已学知识：“之前我们学习了氧气的相关知识，谁能说说氧气的物理性质？” 学生积极发言，总结出氧气是无色、无味的气体，密度比空气略大，不易溶于水，液态氧和固态氧呈淡蓝色。 接着提问：“氧气的化学性质有什么特点？我们学过哪些物质能与氧气发生反应？” 学生回忆后回答：氧气化学性质比较活泼，能与木炭、硫、铁丝、蜡烛等物质发生反应，反应时放出热量，有的还会产生火焰或火星。 教师补充：“氧气的这些化学性质，需要在一定条件下才能充分体现，而实验室制取氧气，就是为了获得纯净的氧气，来验证这些性质。今天我们就通过亲手实验，掌握氧气的制取方法，再亲自观察氧气的性质实验现象。” （三）探究新知：氧气的实验室制取 1. 确定制取原理 高锰酸钾（KMnO₄，暗紫色固体）、过氧化氢溶液（H₂O₂，无色液体） 提问学生：“哪种方法操作更简便、更安全，适合我们课堂实验？” 学生讨论后，教师总结：加热高锰酸钾操作相对简单，药品易获取，且反应速率适中，适合初学者；分解过氧化氢无需加热，更安全环保，也可作为备选。本节课我们重点学习加热高锰酸钾制取氧气的方法，同时简要了解分解过氧化氢的方法。 2. 选择实验装置 教师展示实验仪器：试管、铁架台、酒精灯、单孔橡胶塞、玻璃导管、水槽、集气瓶、毛玻璃片、药匙、托盘天平、棉花等。引导学生分析：“制取气体的装置分为发生装置和收集装置两部分，我们该如何选择？” 发生装置选择：加热高锰酸钾制取氧气，反应物是固体，反应条件是加热，因此发生装置应选择 “固体加热型”，即由试管、铁架台、酒精灯、单孔橡胶塞、玻璃导管组成。教师强调：试管口要略向下倾斜，防止冷凝水回流使试管炸裂；试管口需塞一团棉花，防止高锰酸钾粉末进入导管堵塞导管。 收集装置选择：氧气的密度比空气略大，且不易溶于水，因此有两种收集方法： 排水法：利用氧气不易溶于水的性质，收集的氧气更纯净，适合收集纯度要求较高的氧气。 向上排空气法：利用氧气密度比空气大的性质，收集的氧气较干燥，适合收集干燥的氧气。 教师结合仪器，演示装置的组装顺序：“组装装置时，要遵循‘从下到上，从左到右’的原则，先固定铁架台，再放置酒精灯，根据酒精灯火焰高度调整试管高度，然后安装橡胶塞和导管，最后连接收集装置。” 3. 检查装置气密性 教师演示检查装置气密性的方法：将导管一端伸入水中，用手紧握试管外壁，若导管口有气泡冒出，松开手后，导管内形成一段稳定的水柱，说明装置气密性良好。 提问学生：“为什么这样操作能检查气密性？” 引导学生分析：手握试管时，试管内空气受热膨胀，压强增大，气体从导管口逸出形成气泡；松开手后，试管内空气冷却，压强减小，外界大气压将水压入导管，形成水柱，从而证明装置不漏气。 让学生分组动手操作，检查自己小组的装置气密性，教师巡视指导，及时纠正错误操作（如导管未伸入水中、手握试管时间过短等）。 4. 装入药品 教师讲解：“用药匙取少量高锰酸钾粉末，平铺在试管底部，注意药品不要沾在试管壁上，以免加热时试管受热不均炸裂。” 演示装药品的操作：将试管倾斜，用药匙将高锰酸钾粉末送至试管底部，然后缓慢直立试管，使药品平铺在试管底部。 强调：试管口塞棉花的作用 —— 高锰酸钾是粉末状固体，加热时易随氧气流进入导管，堵塞导管，甚至进入水槽使水变红，因此必须在试管口塞一团疏松的棉花。 学生分组装药品，教师巡视，提醒学生注意药品用量（约占试管容积的 1/3），避免浪费。 5. 固定装置 教师演示固定装置的操作：将试管固定在铁架台上，铁夹夹在试管中上部（距试管口约 1/3 处），试管口略向下倾斜，调整试管高度，使酒精灯外焰能对准药品部位加热。 提问学生：“为什么试管口要略向下倾斜？” 学生思考后回答：防止加热时药品中的湿存水变成水蒸气，在试管口冷凝成水滴，回流到热的试管底部，使试管炸裂。 学生分组固定装置，教师指导学生调整铁夹的松紧度（以试管能转动但不滑落为宜），确保装置稳固。 6. 加热制取氧气 教师演示加热操作：先点燃酒精灯，用外焰在试管下方来回移动，对试管进行预热，使试管受热均匀，然后再将酒精灯火焰对准药品部位集中加热。 强调：预热的目的是防止试管因局部受热不均而炸裂；加热时，试管口不能对着自己或他人，防止实验过程中发生危险。 观察实验现象：试管内固体逐渐减少，导管口有连续、均匀的气泡冒出。教师提问：“刚开始产生的气泡能立即收集吗？为什么？” 学生讨论后回答：不能，因为刚开始排出的是装置内的空气，若立即收集，会导致收集的氧气不纯。 7. 收集氧气 教师讲解收集时机：待导管口有连续、均匀的气泡冒出时，再开始收集氧气。分别演示排水法和向上排空气法收集氧气的操作： 排水法收集：将集气瓶装满水，用毛玻璃片盖住瓶口，倒立在水槽中，将导管伸入集气瓶口，待集气瓶内水排尽，瓶口有大气泡冒出时，说明氧气已收集满，用毛玻璃片盖住瓶口，将集气瓶正放在桌面上（氧气密度比空气大）。 向上排空气法收集：将导管伸入集气瓶底部（便于排尽瓶内空气），用毛玻璃片盖住集气瓶口一部分，收集一段时间后，进行验满。 学生分组选择一种方法收集氧气，教师巡视指导，提醒学生：排水法收集时，集气瓶要装满水，不能留有气泡；向上排空气法收集时，导管要伸到集气瓶底部。 8. 氧气的检验与验满 检验氧气：将带火星的木条伸入集气瓶内，若木条复燃，证明是氧气。教师演示该操作，学生观察现象，直观感受氧气的助燃性。 验满氧气： 排水法：集气瓶口有大气泡冒出，说明已收集满。 向上排空气法：将带火星的木条放在集气瓶口，若木条复燃，说明氧气已收集满。 让学生分组进行氧气的检验和验满操作，教师及时纠正错误（如将带火星的木条伸入集气瓶底部验满等）。 9. 实验结束操作 教师强调：实验结束后，要先将导管从水槽中取出，再熄灭酒精灯。提问学生：“为什么要这样操作？” 学生思考后回答：防止水槽中的水倒吸入热的试管，使试管炸裂。 学生分组按照正确顺序结束实验，整理实验仪器，将药品放回原位，清洗试管、集气瓶等仪器。 10. 拓展：分解过氧化氢制取氧气 简要介绍分解过氧化氢制取氧气的方法：反应物是液体（过氧化氢溶液）和固体（二氧化锰），反应条件是常温，因此发生装置选择 “固液不加热型”（由锥形瓶、长颈漏斗、双孔橡胶塞、玻璃导管组成）；收集装置与加热高锰酸钾制取氧气相同。 演示该装置的组装和操作，对比两种制取方法的优缺点：加热高锰酸钾制取氧气，反应速率易控制，药品易储存，但需要加热，消耗能源；分解过氧化氢制取氧气，无需加热，操作简便、安全环保，但反应速率较快，需要控制药品滴加速度。 （四）探究新知：氧气的性质实验 1. 木炭在氧气中燃烧 教师演示实验：用坩埚钳夹取一小块木炭，在酒精灯上加热至发红，然后缓慢伸入盛有氧气的集气瓶中（由瓶口向下缓慢伸入，使木炭与氧气充分反应），观察现象。 实验现象：木炭在氧气中剧烈燃烧，发出白光，放出热量。燃烧停止后，向集气瓶中倒入少量澄清石灰水，振荡，澄清石灰水变浑浊。 二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊，这是检验二氧化碳的常用方法。 学生分组重复该实验，教师巡视指导，提醒学生：木炭要缓慢伸入集气瓶，避免氧气快速逸出；倾倒澄清石灰水时，要沿集气瓶内壁缓慢倒入，防止溅出。 2. 铁丝在氧气中燃烧 教师演示实验：取一根细铁丝，用砂纸打磨掉表面的铁锈（铁锈会影响铁丝燃烧），将铁丝绕成螺旋状（增大铁丝与氧气的接触面积，使燃烧更充分），在铁丝末端系一根火柴（引燃铁丝）。 点燃火柴，待火柴快燃尽时，将铁丝缓慢伸入盛有氧气的集气瓶中（集气瓶底部预先铺一层细沙或放少量水，防止高温熔融物溅落炸裂瓶底），观察现象。 实验现象：铁丝在氧气中剧烈燃烧，火星四射，放出大量热，生成一种黑色固体（四氧化三铁）。 强调实验关键：铁丝要打磨干净，绕成螺旋状，火柴快燃尽时再伸入集气瓶，集气瓶底必须铺细沙或放水，否则会导致集气瓶炸裂。 学生分组进行该实验，教师重点指导，及时纠正错误操作（如火柴未燃尽就伸入集气瓶、集气瓶底未铺细沙等），对于实验失败的小组，引导分析原因（如氧气纯度不足、铁丝未打磨、火柴引燃过早等），并帮助其重新实验。 3. 蜡烛在氧气中燃烧 教师演示实验：将一支点燃的蜡烛，缓慢伸入盛有氧气的集气瓶中，观察现象。 实验现象：蜡烛在氧气中燃烧更旺，发出白光，放出热量，集气瓶内壁出现水雾。燃烧停止后，向集气瓶中倒入少量澄清石灰水，振荡，澄清石灰水变浑浊。 学生分组实验，观察现象，总结蜡烛在氧气中燃烧与在空气中燃烧的不同（在氧气中燃烧更剧烈），进一步体会氧气的助燃性。 （五）小组讨论，总结归纳 组织学生分组讨论以下问题： 实验室制取氧气的步骤有哪些？（查、装、定、点、收、移、熄） 氧气的性质实验中，各物质燃烧的现象有何不同？反应的共同点是什么？ 实验过程中遇到了哪些问题？是如何解决的？ 各小组代表发言，教师总结： 加热高锰酸钾制取氧气的步骤：查（检查气密性）、装（装药品）、定（固定装置）、点（加热）、收（收集）、移（移导管）、熄（熄酒精灯），简称 “查装定点收移熄”。 氧气的化学性质：具有助燃性，能支持多种物质燃烧，燃烧时均放出热量，反应类型均为化合反应（除蜡烛燃烧外）。 实验注意事项：装置气密性要良好，试管口略向下倾斜，试管口塞棉花，先预热再集中加热，实验结束先移导管后熄酒精灯，铁丝燃烧集气瓶底铺细沙等。 （六）课堂小结，布置作业 1. 课堂小结 教师引导学生回顾本节课内容：本节课我们学习了实验室加热高锰酸钾制取氧气的原理、装置、步骤、检验与验满方法，以及氧气与木炭、铁丝、蜡烛反应的性质实验，掌握了基本的实验操作技能，体会了化学实验的严谨性，进一步认识了氧气的化学性质。 2. 布置作业 整理本节课的实验笔记，写出加热高锰酸钾制取氧气的反应原理、实验步骤和注意事项，以及氧气性质实验的现象和反应原理。 思考：除了本节课学习的方法，还有哪些方法可以制取氧气？它们的优缺点是什么？ 预习下一节课内容，思考氧气的用途与它的性质有什么关系。 第 2 页 共3 页 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $